Analisis Lubrikasi Bantalan Bola akibat Getaran dengan MEH... J.Rekayasa Mesin 7 (1), Maret 2007
ISSN 1411-6553
Vol. 7 - No. 1 Maret 2007
c
B
11:N1)T'£1til'I'J\S S1UWIJJ\ YJ\
:F.JtXU£'I'J\S 'I''Ex:NIX
J'll'R'USJ\N'I''EXNIX :M'ESIN
Jurnal Rekayasa Mesin
PELINDUNG/PENASEHAT
Dekan FT. Universitas Sriwijaya
KETUAPENGARAH
Ketua Jurusan Teknik Mesin
DEW AN PENYUNTING
R.iman Sipahutar (Ketua)
Irwin Bizzy (Wk. Ketua)
Amrifan Saladin M. (Sekretaris)
PENYUNTING AHLI
Masanori Kikuchi (SUT, Japan)
H. Abdurrachim (JTB)
Raldi A. Koestoer (Ul)
A.l. Mahyuddin (lTB)
Yatna Yuwana M. (ITB)
Bambang Suharno (UI)
Hasan Basri (Unsri)
Riman Sipahutar (Unsri)
Kaprawi (Unsri)
PENYUNTING PELAKSANA
M . Zahri Kadir
Darmawi Bayin
Hendri Chandra
Diah Kusuma P.
Nukman
Helmy Alian
Muhammad Yanis
PELAKSANA TATA USAHA
Ellyanie
Dewi Puspitasari
lrsyadi Yani
ALAMAT REDAKSI
Jurusan teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km-32,
Inderalaya, Ogan Ilir, 30662
Telp. 0711-580272
Fax: 0711-580272
E-Mail:
Mohruni a s@palembang.wasantara.net.id
EDITORIAL
Pada penerbitan JumaC R.ekayasa Mesin
edisi Maret 2007 ini, jurnlah makalah
sebanyak 9 buah yang terdiri dari
berbagai Kelompok Bidang Keahlian
(KBK). Dari jumlah makalah yang
diterbitkan pada edisi ini, terlihat adanya
peningkatan minat para staf pengajar
untuk mempublikasikan hasil penelitiannya melalui Jumal rekayasa Mesin ini.
Komitmen dan keseriusan dari para staf
pengajar untuk terus meneliti dan
mempublikasikan hasil penelitiannya
merupakan modal utama dalam menjaga
kelangsungan jumal 1m yang sudah
teijadwal secara berkala 2 (dua) kali
setahun yaitu pada setiap bulan Maret dan
September. Semoga niat tulus dari semua
pihak yang terlibat langsung maupun
tidak langsung dalam penerbitan jumal
ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Kritik dan saran dari para pembaca yang
budiman sanat diharapkan demi untuk
meningkatkan mutu dan penampilan
Jumal Rekayasa Mesin ini.
Redaksi
]urna{
Rekayasa .Mesin
Diterbitkan oleh: Jurusan Teknik Mesin
F akultas Teknik
Universitas Sriwijaya
CARA BERLANGGANAN
Permintaan berlangganan dapat dikirimkan ke
alamat redaksi di atas.
JURNAL REKA Y ASA MESIN Vol. 7 No. 1, Maret 2007
II
DAFTARISI
);- Pembuatan perangkat lunak untuk pembentukan retakan permukaan pada
pemodelan metode elemen hingga
Irsyadi Yani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ 1
);- Analisa kegagalan pada alat penukar kalor
Riman Sipahutar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
);- Perbandingan biaya operasional total pada turbin gas dengan sistem
kogenerasi dan sistem konvensional di PT. Pusri II
Aneka Firdaus ............ .... ... ... ........................... .... ...... .... ............... 12
);- Pengaruh holding time proses karburisasi pada baja karbon rendah
terhadap laju korosi
Darmawi ...... ........... .... ............ ....... ...... ..... .. .................. .. ......... 20
);- Pengaruh turbo cyclone terhadap aliran jet
Kaprawi ................................................................................... 29
);- Kaji eksperimental pengaruh perubahan diameter ptpa dan konsentrasi
larutan gula terhadap koefisien gesekan aliran
Dewi Puspitasari ........................................................................ 34
);- Perhitungan laju pengeringan kemplang menggunakan kompor berbahan
bakar briket batubara
Ismail Thamrin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39
);- Visualisasi analisis metode elemen hingga dengan AutoGL_Library Post
Processing
Teguh Budi SA ............... ...... .. ... . .. ............... .... ... .... .. ................ 45
);- Analisa lubrikasi bantalan bola akibat getaran dengan metode elemen
hingga dan modifikasi struktur mesin penyeimbang mini
Hasan Basri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Jurna{
'Rekayasa :Mesin
VoL 7 - No. 1 Maret 2007
JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 7 No. I, Maret 2007
iii
Analisis Lubrikasi Bantalan Bola akibat Getaran dengan
Metode Elemen Hingga dan Moditikasi Struktur
Mesin Penyeimbang Mini
Hasan Basri
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km-32 Inderalaya, Ogan Ilir, 30662
e-mail: hasan_ basri@unsri.ac.id
Ringkasan
Mesin penyeimbang mini menggunakan dua bid::mg pemisah sebagai penentu mengevaluasi
ketidak- seimbangan. Bagaimanapun ketidak-seimbangan massa dari rotor tidak dapat diperbaiki
pada sembarang bidang keseimbangannya. Pada penelitian ini telah dilakukan modifikasi mesin
penyeimbang dengan menggunakan metode elemen hingga dan evaluasi lubrikasi pada bantalan
bola yang mengalami gaya sentrifugal. Lebih lanjut, keabsahan dan ketelitian dari pendekatan
modifikasi dibuktikan dalam menjaga keseimbangan rotor.
Kata Kunci: Mesin penyeimbang mini, FEM, getaran, lubrikasi, banta!an bola
ABSTRACT
The mini balancing machines utilize two-plane separation for the determination of equivalent
imbalances. However, the imbalance masses of a rotor cannot be corrected at arbitrary locations of
the balancing planes. This study has presented a modified of balancing machine by using the finite
element method and evaluate the lubrication of ball bearing with centrifugal force. Furthermore,
the validity and accuracy of the modified approach are verified in balancing practical rotor.
Key words: mini balancing, FEM, vibration, lubrication, ball bearing
1. PENDAHULUAN
Pada dasamya setiap rotor berputar mengalami gaya
sentrifugal, apabila terjadi ketidakseimbangan gaya
sentrifugal pada salah satu bagian rotor, maka rotor
akan mengalami ketidakseimbangan gaya dan
menyebabkan teljadinya getaran. Ketidakseimbangan
ini biasanya dapat dicegah dengan memberikan
tambahan beban yang ditempatkan pada bagian sistem
rotor yang berputar. Mesin yang dipakai untuk
mendeteksi dan memperbaiki ketidakseimbangan ini
disebut mesin penyeimbang (balancing machines).
Penelitian ini bertujuan menyempurnakan sistem yang
sudah ada sebelumnya dengan memodifikasi sistem
penggerak sabuk sehingga mudah digunakan, efektif
dan efisien untuk pengukuran rotor berdiameter lebih
besar dari 15 em, dan juga menambahkan sistem
suspensi pada agar mesin dapat kembali kekondisi
semula apabila terjadi getaran yang sangat tinggi pada
waktu pengukuran. Penelitian dilakukan dengan
menganalisa pengaruh getaran rotor terhadap bantalan
JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 7 No.1, Maret2007
bola dan modifikasi struktur pada sistern
penyeimbang mini berbasiskan metode elemeJl
hingga dengan bantuan perangkat lunak komputer
Solidworks 2005, Cosmoworks, AutoCAD 2004,
dan Visual Basic 6. 0.
Penelitian ini membahas bagaimana mendisain
sistem penggerak sabuk yang optimal tanpa
menambah beban ataupun mengurangi kekuatan
struktur dari disain sebelumnya namun tetap kaku,
dan menambah sistem suspensi serta mencari
pengaruh getaran pada bantalan bola akibat rotor
yang berputar pada kondisi dinamik, kemudian
mencari solusi untuk mengurangi getaran pada
bantalan bola akibat rotor yang berputar tadi
dengan menganalisa lubrikasinya. Persyaratan
struktur rangka pada mesin penyeimbang, sama
halnya dengan struktur rangka pada mesin
pekakas, harus dirancang sekaku mungkin dengan
konstanta kekakuan yang tetap dalam periode
pemakaian yang selama mungkin. Hal ini
49
bertujuan untuk menjamin keakuratan pengukuran
dalam proses penyeimbang dan oleh karena itu,
_ -- ·cn•.b.iasanya jangkauan daerah frekuensi pribadi struktur
rangka ini eukup Iebar sehingga resonansi antara rotor
yang akan diseimbangkan dengan struktur rangka
tersebut dapat dihindari (frekuensi pribadi struktur
rangka jauh di atas frekuensi putaran motor ketika
diseimbangkan), dengan tetap mengaeu pada
parameter-parameter sebagai berikut:
•
•
•
Kriteria kegagalan (von misses), defleksi,
tegangan, dan faktor keamanan.
Material untuk konstruksi struktur rangka dan
komponennya dipilih yang ada di pasar.
Analisa struktur dilakukan dengan bantuan
metode elemen hingga yang terdapat pada
perangkat lunak Cosmos Works 2005 dan Solid
works 2005, dan Auto CAD 2004, juga Analisa
model struktur diasumsikan tinier (termasuk
material).
2. TINJAUAN PUSTAKA
Dari penelitian yang dilakukan sebelumnya (Aiim, M.,
2004) meraneang mesin penyeimbang horisontal skala
laboratorium yang dapat memperagakan fenomena
ketidakseimbangan sebuab model rotor dengan
piringan tipis. Rotor tersebut bergerak horisontal
sesuai dengan arah gaya sentrifugal pada piringan,
sehingga pada putaran tinggi rotor akan mengalami
defleksi, yang pada akhimya akan menyebabkan
sistem bergetar. Fenomena sistem penyeimbang mini
ini terbatas pada rotor-rotor yang berukuran keeil saja
(:S 010 em) sehingga untuk pengukuran rotor yang
lebih besar lagi hasil yang didapat kurang akurat
dikarenakan keterbatasan konstruksi struktur dan
penumpunya. Selain itu pacta model mesin
penyeimbang ini terdapat keterbatasan, dari sisi desain
bantalan pendukung rotor dan jenis penggerak rotor.
Desain bantalan pendukung rotor atau penumpu rotor
berbentuk bantalan pada mesin ini masih kurang kaku
karena adanya eelah atau ruang pada bantalan dan rei
sehingga gerak rotor akibat gaya sentrifugal pacta
piringan menjadi tidak sempuma. Akibatnya koreksi
terhadap ketidakseimbangan pada rotor memiliki
kesalahan yang eukup besar.
Dalam penelitiannya (Jimmy, D. N., 2004) meneliti
letak kesalahan alat penyeimbang mini yang dibuat
oleh (Alim, M., 2004). Kelemahan sistem ini terletak
pada bantalan pendukung rotornya, dan telah
diperbaiki oleh (Farid, et.al., 2004) melalui aplikasi
penggunaan sistem penumpu rotor tipe bantalan keras.
Dengan 3 buah bantalan bola jenis satu baris alur
dalam di pasang pada ujung-ujung tumpuan poros
rotor, dengan posisi 2 buah bantalan bola dipasang
mendatar sejajar dan satu buahnya lagi dipasang
vertikal diatasnya sehingga konstruksinya membentuk
segitiga sama kaki dengan 2 buah bantalan bola
50
berdiameter luar 72 mm dan I buah bantalan bola
vertikal berdiameter luar 32 mm. Disini gerak
ｾ ｰｩ ｲＭｩ ｮｧ｡＠
rotor murni akibat gaya sentrifugal ｰ｡､
yang berputar, Sehingga pada waktu rotor poros
mengalami
putaran
yang
sangat
tinggi,
ketidakseimbangan yang terukur pada rotor
berputar yang pada akhirnya mengakibatkan
getaran, ini murni berasal dari putaran rotor yang
tidak seimbang.
Sistem ini mampu mengukur diameter
rotor 2: 10 em. Namun keterbatasan lain terdapat
pada desain sistem rei yaitu masih besarnya eelah
antara rei untuk penumpu rotor dan struktur
rangka landasan yang berbentuk datar, dan masih
kurang sempurnanya sambungan antara kaki
peneengkram dan rei pada sistem rei. Hal ini
disebabkan desain tersebut kurang layak sehingga
banyak kesalahan yang muneul selama proses
produksi.
Mesin penyeimbang mini yang dibuat oleh
(Aiim, M., 2004) dan (Farid, et.al., 2004) belum
memiliki kondisi mampu batik pada bantalan
pendukung, juga dikarenakan bantalan yang
menumpu akan mengalami pergeseran akibat
pembebanan dinamik dari ujung poros rotor yang
tidak menentu pacta saat operasi sehingga bantalan
eenderung mengalami pergeseran akibat beban
yang tidak merata tersebut. Serta mesin
penyeimbang tersebut hanya terbatas pada dimensi
rotor yang kecil saja yaitu berdiameter :S 10 em.
2.1 Cetaran Bebas Tanpa Redaman
Getaran bebas adalah gerak sistem tanpa adanya
gangguan dari luar. Pada gerakan ini terjadi
pertukaran energi potensial dan energi kinetik.
Dengan menggunakan hukum Newton II,
I
(1)
F=m X
mg- (mg + kx) = m X
mx+kx=O
X
dimana:
+( k/m)x = 0
If
(2)
adalah frekuensi pribadi angular w.
Hubungan frekuensi
resiprokal ([,) adalah
angular
dan
fn= OJn = _I {k =_I {kg
2n
2n
v-;;;
2n
Vw
frekuensi
(3)
2.2 Definisi Ketidak-seimbangan
Bila sebuah rotor diputar terhadap sumbu tertentu,
gaya sentrifugal akan timbul pacta setiap
komponen rotor. Jika gaya ini terdistribusi
Analisis Lubrikasi Bantalan Bola akibat Cetaran dengan Metode Elemen Hingga
dan Modifikasi Struktur Mesin Penyeimbang Mini
pada bahan yang ulet. Secara matematis
dinyatakan sebagai:
[(oi - a 2) 2 + (a2- a 3)2 + (a3 - a 1)2] ｾ＠ 2 a / (5J ..,....
simetris terhadap sumbu rotasi maka akan beraksi pada
arah
yang
saling
berlawanan
dan
saling
_ ＱｾＮｮｧｨｩｬ｡ｫ＠
...satu sama lain. Ketidakseragaman
distribusi massa dalam rotor akan menimbulkan
perbedaan gaya sentrifugal yang disebut dengan
ketidakseimbangan.
Penyebab timbulnya ketidakseimbangan pada sistem
penyeimbang:
Teori kegagalan Von-Misses memberi:kan
kegagalan dengan ketelitian yang tinggi p ada
semua kuadran. Maka faktor keamanan dalam
desai.n menggunakan acuan tegangan VonMisses dan tegangan yield material. Fal
Vol. 7 - No. 1 Maret 2007
c
B
11:N1)T'£1til'I'J\S S1UWIJJ\ YJ\
:F.JtXU£'I'J\S 'I''Ex:NIX
J'll'R'USJ\N'I''EXNIX :M'ESIN
Jurnal Rekayasa Mesin
PELINDUNG/PENASEHAT
Dekan FT. Universitas Sriwijaya
KETUAPENGARAH
Ketua Jurusan Teknik Mesin
DEW AN PENYUNTING
R.iman Sipahutar (Ketua)
Irwin Bizzy (Wk. Ketua)
Amrifan Saladin M. (Sekretaris)
PENYUNTING AHLI
Masanori Kikuchi (SUT, Japan)
H. Abdurrachim (JTB)
Raldi A. Koestoer (Ul)
A.l. Mahyuddin (lTB)
Yatna Yuwana M. (ITB)
Bambang Suharno (UI)
Hasan Basri (Unsri)
Riman Sipahutar (Unsri)
Kaprawi (Unsri)
PENYUNTING PELAKSANA
M . Zahri Kadir
Darmawi Bayin
Hendri Chandra
Diah Kusuma P.
Nukman
Helmy Alian
Muhammad Yanis
PELAKSANA TATA USAHA
Ellyanie
Dewi Puspitasari
lrsyadi Yani
ALAMAT REDAKSI
Jurusan teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km-32,
Inderalaya, Ogan Ilir, 30662
Telp. 0711-580272
Fax: 0711-580272
E-Mail:
Mohruni a s@palembang.wasantara.net.id
EDITORIAL
Pada penerbitan JumaC R.ekayasa Mesin
edisi Maret 2007 ini, jurnlah makalah
sebanyak 9 buah yang terdiri dari
berbagai Kelompok Bidang Keahlian
(KBK). Dari jumlah makalah yang
diterbitkan pada edisi ini, terlihat adanya
peningkatan minat para staf pengajar
untuk mempublikasikan hasil penelitiannya melalui Jumal rekayasa Mesin ini.
Komitmen dan keseriusan dari para staf
pengajar untuk terus meneliti dan
mempublikasikan hasil penelitiannya
merupakan modal utama dalam menjaga
kelangsungan jumal 1m yang sudah
teijadwal secara berkala 2 (dua) kali
setahun yaitu pada setiap bulan Maret dan
September. Semoga niat tulus dari semua
pihak yang terlibat langsung maupun
tidak langsung dalam penerbitan jumal
ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Kritik dan saran dari para pembaca yang
budiman sanat diharapkan demi untuk
meningkatkan mutu dan penampilan
Jumal Rekayasa Mesin ini.
Redaksi
]urna{
Rekayasa .Mesin
Diterbitkan oleh: Jurusan Teknik Mesin
F akultas Teknik
Universitas Sriwijaya
CARA BERLANGGANAN
Permintaan berlangganan dapat dikirimkan ke
alamat redaksi di atas.
JURNAL REKA Y ASA MESIN Vol. 7 No. 1, Maret 2007
II
DAFTARISI
);- Pembuatan perangkat lunak untuk pembentukan retakan permukaan pada
pemodelan metode elemen hingga
Irsyadi Yani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ 1
);- Analisa kegagalan pada alat penukar kalor
Riman Sipahutar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
);- Perbandingan biaya operasional total pada turbin gas dengan sistem
kogenerasi dan sistem konvensional di PT. Pusri II
Aneka Firdaus ............ .... ... ... ........................... .... ...... .... ............... 12
);- Pengaruh holding time proses karburisasi pada baja karbon rendah
terhadap laju korosi
Darmawi ...... ........... .... ............ ....... ...... ..... .. .................. .. ......... 20
);- Pengaruh turbo cyclone terhadap aliran jet
Kaprawi ................................................................................... 29
);- Kaji eksperimental pengaruh perubahan diameter ptpa dan konsentrasi
larutan gula terhadap koefisien gesekan aliran
Dewi Puspitasari ........................................................................ 34
);- Perhitungan laju pengeringan kemplang menggunakan kompor berbahan
bakar briket batubara
Ismail Thamrin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39
);- Visualisasi analisis metode elemen hingga dengan AutoGL_Library Post
Processing
Teguh Budi SA ............... ...... .. ... . .. ............... .... ... .... .. ................ 45
);- Analisa lubrikasi bantalan bola akibat getaran dengan metode elemen
hingga dan modifikasi struktur mesin penyeimbang mini
Hasan Basri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Jurna{
'Rekayasa :Mesin
VoL 7 - No. 1 Maret 2007
JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 7 No. I, Maret 2007
iii
Analisis Lubrikasi Bantalan Bola akibat Getaran dengan
Metode Elemen Hingga dan Moditikasi Struktur
Mesin Penyeimbang Mini
Hasan Basri
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km-32 Inderalaya, Ogan Ilir, 30662
e-mail: hasan_ basri@unsri.ac.id
Ringkasan
Mesin penyeimbang mini menggunakan dua bid::mg pemisah sebagai penentu mengevaluasi
ketidak- seimbangan. Bagaimanapun ketidak-seimbangan massa dari rotor tidak dapat diperbaiki
pada sembarang bidang keseimbangannya. Pada penelitian ini telah dilakukan modifikasi mesin
penyeimbang dengan menggunakan metode elemen hingga dan evaluasi lubrikasi pada bantalan
bola yang mengalami gaya sentrifugal. Lebih lanjut, keabsahan dan ketelitian dari pendekatan
modifikasi dibuktikan dalam menjaga keseimbangan rotor.
Kata Kunci: Mesin penyeimbang mini, FEM, getaran, lubrikasi, banta!an bola
ABSTRACT
The mini balancing machines utilize two-plane separation for the determination of equivalent
imbalances. However, the imbalance masses of a rotor cannot be corrected at arbitrary locations of
the balancing planes. This study has presented a modified of balancing machine by using the finite
element method and evaluate the lubrication of ball bearing with centrifugal force. Furthermore,
the validity and accuracy of the modified approach are verified in balancing practical rotor.
Key words: mini balancing, FEM, vibration, lubrication, ball bearing
1. PENDAHULUAN
Pada dasamya setiap rotor berputar mengalami gaya
sentrifugal, apabila terjadi ketidakseimbangan gaya
sentrifugal pada salah satu bagian rotor, maka rotor
akan mengalami ketidakseimbangan gaya dan
menyebabkan teljadinya getaran. Ketidakseimbangan
ini biasanya dapat dicegah dengan memberikan
tambahan beban yang ditempatkan pada bagian sistem
rotor yang berputar. Mesin yang dipakai untuk
mendeteksi dan memperbaiki ketidakseimbangan ini
disebut mesin penyeimbang (balancing machines).
Penelitian ini bertujuan menyempurnakan sistem yang
sudah ada sebelumnya dengan memodifikasi sistem
penggerak sabuk sehingga mudah digunakan, efektif
dan efisien untuk pengukuran rotor berdiameter lebih
besar dari 15 em, dan juga menambahkan sistem
suspensi pada agar mesin dapat kembali kekondisi
semula apabila terjadi getaran yang sangat tinggi pada
waktu pengukuran. Penelitian dilakukan dengan
menganalisa pengaruh getaran rotor terhadap bantalan
JURNAL REKAYASA MESIN Vol. 7 No.1, Maret2007
bola dan modifikasi struktur pada sistern
penyeimbang mini berbasiskan metode elemeJl
hingga dengan bantuan perangkat lunak komputer
Solidworks 2005, Cosmoworks, AutoCAD 2004,
dan Visual Basic 6. 0.
Penelitian ini membahas bagaimana mendisain
sistem penggerak sabuk yang optimal tanpa
menambah beban ataupun mengurangi kekuatan
struktur dari disain sebelumnya namun tetap kaku,
dan menambah sistem suspensi serta mencari
pengaruh getaran pada bantalan bola akibat rotor
yang berputar pada kondisi dinamik, kemudian
mencari solusi untuk mengurangi getaran pada
bantalan bola akibat rotor yang berputar tadi
dengan menganalisa lubrikasinya. Persyaratan
struktur rangka pada mesin penyeimbang, sama
halnya dengan struktur rangka pada mesin
pekakas, harus dirancang sekaku mungkin dengan
konstanta kekakuan yang tetap dalam periode
pemakaian yang selama mungkin. Hal ini
49
bertujuan untuk menjamin keakuratan pengukuran
dalam proses penyeimbang dan oleh karena itu,
_ -- ·cn•.b.iasanya jangkauan daerah frekuensi pribadi struktur
rangka ini eukup Iebar sehingga resonansi antara rotor
yang akan diseimbangkan dengan struktur rangka
tersebut dapat dihindari (frekuensi pribadi struktur
rangka jauh di atas frekuensi putaran motor ketika
diseimbangkan), dengan tetap mengaeu pada
parameter-parameter sebagai berikut:
•
•
•
Kriteria kegagalan (von misses), defleksi,
tegangan, dan faktor keamanan.
Material untuk konstruksi struktur rangka dan
komponennya dipilih yang ada di pasar.
Analisa struktur dilakukan dengan bantuan
metode elemen hingga yang terdapat pada
perangkat lunak Cosmos Works 2005 dan Solid
works 2005, dan Auto CAD 2004, juga Analisa
model struktur diasumsikan tinier (termasuk
material).
2. TINJAUAN PUSTAKA
Dari penelitian yang dilakukan sebelumnya (Aiim, M.,
2004) meraneang mesin penyeimbang horisontal skala
laboratorium yang dapat memperagakan fenomena
ketidakseimbangan sebuab model rotor dengan
piringan tipis. Rotor tersebut bergerak horisontal
sesuai dengan arah gaya sentrifugal pada piringan,
sehingga pada putaran tinggi rotor akan mengalami
defleksi, yang pada akhimya akan menyebabkan
sistem bergetar. Fenomena sistem penyeimbang mini
ini terbatas pada rotor-rotor yang berukuran keeil saja
(:S 010 em) sehingga untuk pengukuran rotor yang
lebih besar lagi hasil yang didapat kurang akurat
dikarenakan keterbatasan konstruksi struktur dan
penumpunya. Selain itu pacta model mesin
penyeimbang ini terdapat keterbatasan, dari sisi desain
bantalan pendukung rotor dan jenis penggerak rotor.
Desain bantalan pendukung rotor atau penumpu rotor
berbentuk bantalan pada mesin ini masih kurang kaku
karena adanya eelah atau ruang pada bantalan dan rei
sehingga gerak rotor akibat gaya sentrifugal pacta
piringan menjadi tidak sempuma. Akibatnya koreksi
terhadap ketidakseimbangan pada rotor memiliki
kesalahan yang eukup besar.
Dalam penelitiannya (Jimmy, D. N., 2004) meneliti
letak kesalahan alat penyeimbang mini yang dibuat
oleh (Alim, M., 2004). Kelemahan sistem ini terletak
pada bantalan pendukung rotornya, dan telah
diperbaiki oleh (Farid, et.al., 2004) melalui aplikasi
penggunaan sistem penumpu rotor tipe bantalan keras.
Dengan 3 buah bantalan bola jenis satu baris alur
dalam di pasang pada ujung-ujung tumpuan poros
rotor, dengan posisi 2 buah bantalan bola dipasang
mendatar sejajar dan satu buahnya lagi dipasang
vertikal diatasnya sehingga konstruksinya membentuk
segitiga sama kaki dengan 2 buah bantalan bola
50
berdiameter luar 72 mm dan I buah bantalan bola
vertikal berdiameter luar 32 mm. Disini gerak
ｾ ｰｩ ｲＭｩ ｮｧ｡＠
rotor murni akibat gaya sentrifugal ｰ｡､
yang berputar, Sehingga pada waktu rotor poros
mengalami
putaran
yang
sangat
tinggi,
ketidakseimbangan yang terukur pada rotor
berputar yang pada akhirnya mengakibatkan
getaran, ini murni berasal dari putaran rotor yang
tidak seimbang.
Sistem ini mampu mengukur diameter
rotor 2: 10 em. Namun keterbatasan lain terdapat
pada desain sistem rei yaitu masih besarnya eelah
antara rei untuk penumpu rotor dan struktur
rangka landasan yang berbentuk datar, dan masih
kurang sempurnanya sambungan antara kaki
peneengkram dan rei pada sistem rei. Hal ini
disebabkan desain tersebut kurang layak sehingga
banyak kesalahan yang muneul selama proses
produksi.
Mesin penyeimbang mini yang dibuat oleh
(Aiim, M., 2004) dan (Farid, et.al., 2004) belum
memiliki kondisi mampu batik pada bantalan
pendukung, juga dikarenakan bantalan yang
menumpu akan mengalami pergeseran akibat
pembebanan dinamik dari ujung poros rotor yang
tidak menentu pacta saat operasi sehingga bantalan
eenderung mengalami pergeseran akibat beban
yang tidak merata tersebut. Serta mesin
penyeimbang tersebut hanya terbatas pada dimensi
rotor yang kecil saja yaitu berdiameter :S 10 em.
2.1 Cetaran Bebas Tanpa Redaman
Getaran bebas adalah gerak sistem tanpa adanya
gangguan dari luar. Pada gerakan ini terjadi
pertukaran energi potensial dan energi kinetik.
Dengan menggunakan hukum Newton II,
I
(1)
F=m X
mg- (mg + kx) = m X
mx+kx=O
X
dimana:
+( k/m)x = 0
If
(2)
adalah frekuensi pribadi angular w.
Hubungan frekuensi
resiprokal ([,) adalah
angular
dan
fn= OJn = _I {k =_I {kg
2n
2n
v-;;;
2n
Vw
frekuensi
(3)
2.2 Definisi Ketidak-seimbangan
Bila sebuah rotor diputar terhadap sumbu tertentu,
gaya sentrifugal akan timbul pacta setiap
komponen rotor. Jika gaya ini terdistribusi
Analisis Lubrikasi Bantalan Bola akibat Cetaran dengan Metode Elemen Hingga
dan Modifikasi Struktur Mesin Penyeimbang Mini
pada bahan yang ulet. Secara matematis
dinyatakan sebagai:
[(oi - a 2) 2 + (a2- a 3)2 + (a3 - a 1)2] ｾ＠ 2 a / (5J ..,....
simetris terhadap sumbu rotasi maka akan beraksi pada
arah
yang
saling
berlawanan
dan
saling
_ ＱｾＮｮｧｨｩｬ｡ｫ＠
...satu sama lain. Ketidakseragaman
distribusi massa dalam rotor akan menimbulkan
perbedaan gaya sentrifugal yang disebut dengan
ketidakseimbangan.
Penyebab timbulnya ketidakseimbangan pada sistem
penyeimbang:
Teori kegagalan Von-Misses memberi:kan
kegagalan dengan ketelitian yang tinggi p ada
semua kuadran. Maka faktor keamanan dalam
desai.n menggunakan acuan tegangan VonMisses dan tegangan yield material. Fal